ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સની ફોકલ લંબાઈ વ્યાખ્યા અને પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ

1. ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સની ફોકલ લંબાઈ

ફોકલ લંબાઈ એ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે, ફોકલ લંબાઈની વિભાવના માટે, આપણને વધુ કે ઓછી સમજ છે, અમે અહીં સમીક્ષા કરીએ છીએ.
ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની ફોકલ લંબાઈ, જે સમાંતર પ્રકાશ ઘટના વખતે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના ઓપ્ટિકલ સેન્ટરથી બીમના ફોકસ સુધીના અંતર તરીકે વ્યાખ્યાયિત થાય છે, તે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાં પ્રકાશની સાંદ્રતા અથવા વિચલનનું માપ છે. આ ખ્યાલને સમજાવવા માટે આપણે નીચેના આકૃતિનો ઉપયોગ કરીએ છીએ.

ઉપરોક્ત આકૃતિમાં, ડાબા છેડાથી સમાંતર બીમ ઘટના, ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાંથી પસાર થયા પછી, છબી ફોકસ F' માં સંકલિત થાય છે, કન્વર્જિંગ કિરણની વિપરીત વિસ્તરણ રેખા એક બિંદુ પર ઘટના સમાંતર કિરણની અનુરૂપ વિસ્તરણ રેખા સાથે છેદે છે, અને જે સપાટી આ બિંદુથી પસાર થાય છે અને ઓપ્ટિકલ અક્ષ પર લંબ હોય છે તેને પાછળનો મુખ્ય સમતલ કહેવામાં આવે છે, પાછળનો મુખ્ય સમતલ બિંદુ P2 પર ઓપ્ટિકલ અક્ષ સાથે છેદે છે, જેને મુખ્ય બિંદુ (અથવા ઓપ્ટિકલ કેન્દ્ર બિંદુ) કહેવામાં આવે છે, મુખ્ય બિંદુ અને છબી ફોકસ વચ્ચેનું અંતર, તે તે છે જેને આપણે સામાન્ય રીતે ફોકલ લંબાઈ કહીએ છીએ, આખું નામ છબીની અસરકારક ફોકલ લંબાઈ છે.
આકૃતિ પરથી એ પણ જોઈ શકાય છે કે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની છેલ્લી સપાટીથી છબીના ફોકલ બિંદુ F' સુધીના અંતરને પાછળની ફોકલ લંબાઈ (BFL) કહેવામાં આવે છે. તે જ રીતે, જો સમાંતર બીમ જમણી બાજુથી આપાત થાય છે, તો અસરકારક ફોકલ લંબાઈ અને આગળની ફોકલ લંબાઈ (FFL) ના ખ્યાલો પણ છે.

2. ફોકલ લેન્થ ટેસ્ટિંગ પદ્ધતિઓ

વ્યવહારમાં, ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સની ફોકલ લંબાઈ ચકાસવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. વિવિધ સિદ્ધાંતોના આધારે, ફોકલ લંબાઈ પરીક્ષણ પદ્ધતિઓને ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમ શ્રેણી છબી સમતલની સ્થિતિ પર આધારિત છે, બીજી શ્રેણી ફોકલ લંબાઈ મૂલ્ય મેળવવા માટે મેગ્નિફિકેશન અને ફોકલ લંબાઈ વચ્ચેના સંબંધનો ઉપયોગ કરે છે, અને ત્રીજી શ્રેણી ફોકલ લંબાઈ મૂલ્ય મેળવવા માટે કન્વર્જિંગ લાઇટ બીમના વેવફ્રન્ટ વક્રતાનો ઉપયોગ કરે છે.
આ વિભાગમાં, આપણે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સની ફોકલ લંબાઈ ચકાસવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓનો પરિચય આપીશું:：

૨.૧Cઓલિમેટર પદ્ધતિ

ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની ફોકલ લંબાઈ ચકાસવા માટે કોલિમેટરનો ઉપયોગ કરવાનો સિદ્ધાંત નીચેના આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે છે:

આકૃતિમાં, પરીક્ષણ પેટર્ન કોલિમેટરના કેન્દ્ર પર મૂકવામાં આવી છે. પરીક્ષણ પેટર્નની ઊંચાઈ y અને કેન્દ્ર લંબાઈ f_cકોલિમેટરના 'પરિચિત' ગુણો જાણીતા છે. કોલિમેટર દ્વારા ઉત્સર્જિત સમાંતર બીમને પરીક્ષણ કરેલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ દ્વારા એકીકૃત કર્યા પછી અને છબી સમતલ પર છબી લીધા પછી, ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની કેન્દ્રીય લંબાઈ છબી સમતલ પર પરીક્ષણ પેટર્નની ઊંચાઈ y' ના આધારે ગણતરી કરી શકાય છે. પરીક્ષણ કરેલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની કેન્દ્રીય લંબાઈ નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરી શકે છે:

૨.૨ ગૌસીયનMરીતરિવાજ
ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની ફોકલ લંબાઈ ચકાસવા માટે ગૌસીયન પદ્ધતિનો યોજનાકીય આકૃતિ નીચે મુજબ દર્શાવેલ છે:

આકૃતિમાં, પરીક્ષણ હેઠળના ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના આગળના અને પાછળના મુખ્ય વિમાનોને અનુક્રમે P અને P' તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યા છે, અને બે મુખ્ય વિમાનો વચ્ચેનું અંતર d છે._Pઆ પદ્ધતિમાં, d નું મૂલ્ય_Pજાણીતું માનવામાં આવે છે, અથવા તેનું મૂલ્ય નાનું છે અને તેને અવગણી શકાય છે. એક ઑબ્જેક્ટ અને રીસીવિંગ સ્ક્રીન ડાબા અને જમણા છેડે મૂકવામાં આવે છે, અને તેમની વચ્ચેનું અંતર L તરીકે રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે, જ્યાં L પરીક્ષણ હેઠળની સિસ્ટમની ફોકલ લંબાઈના 4 ગણા કરતા વધારે હોવું જોઈએ. પરીક્ષણ હેઠળની સિસ્ટમને બે સ્થાનોમાં મૂકી શકાય છે, જે અનુક્રમે પોઝિશન 1 અને પોઝિશન 2 તરીકે સૂચવવામાં આવે છે. ડાબી બાજુની ઑબ્જેક્ટ રીસીવિંગ સ્ક્રીન પર સ્પષ્ટ રીતે છબી બનાવી શકાય છે. આ બે સ્થાનો (D તરીકે સૂચવવામાં આવે છે) વચ્ચેનું અંતર માપી શકાય છે. સંયોજક સંબંધ અનુસાર, આપણે મેળવી શકીએ છીએ:

આ બે સ્થાનો પર, પદાર્થનું અંતર અનુક્રમે s1 અને s2 તરીકે રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે, પછી s2 - s1 = D. સૂત્ર વ્યુત્પત્તિ દ્વારા, આપણે નીચે મુજબ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની કેન્દ્રીય લંબાઈ મેળવી શકીએ છીએ:

૨.૩લએન્સોમીટર
લાંબી ફોકલ લંબાઈવાળી ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સના પરીક્ષણ માટે લેન્સોમીટર ખૂબ જ યોગ્ય છે. તેનો યોજનાકીય આકૃતિ નીચે મુજબ છે:

પ્રથમ, પરીક્ષણ હેઠળનો લેન્સ ઓપ્ટિકલ પાથમાં મૂકવામાં આવતો નથી. ડાબી બાજુએ અવલોકન કરાયેલ લક્ષ્ય કોલિમેટિંગ લેન્સમાંથી પસાર થાય છે અને સમાંતર પ્રકાશ બને છે. સમાંતર પ્રકાશ f ની ફોકલ લંબાઈવાળા કન્વર્જિંગ લેન્સ દ્વારા એકીકૃત થાય છે.₂અને સંદર્ભ છબી સમતલ પર સ્પષ્ટ છબી બનાવે છે. ઓપ્ટિકલ પાથ માપાંકિત થયા પછી, પરીક્ષણ હેઠળના લેન્સને ઓપ્ટિકલ પાથમાં મૂકવામાં આવે છે, અને પરીક્ષણ હેઠળના લેન્સ અને કન્વર્જિંગ લેન્સ વચ્ચેનું અંતર f છે.₂. પરિણામે, પરીક્ષણ હેઠળના લેન્સની ક્રિયાને કારણે, પ્રકાશ કિરણ ફરીથી કેન્દ્રિત થશે, જેના કારણે છબી સમતલની સ્થિતિમાં ફેરફાર થશે, જેના પરિણામે આકૃતિમાં નવા છબી સમતલની સ્થિતિ પર સ્પષ્ટ છબી દેખાશે. નવી છબી સમતલ અને કન્વર્જિંગ લેન્સ વચ્ચેનું અંતર x તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ઑબ્જેક્ટ-ઇમેજ સંબંધના આધારે, પરીક્ષણ હેઠળના લેન્સની કેન્દ્રીય લંબાઈ નીચે મુજબ અનુમાન કરી શકાય છે:

વ્યવહારમાં, લેન્સોમીટરનો ઉપયોગ ચશ્માના લેન્સના ટોચના ફોકલ માપનમાં વ્યાપકપણે થાય છે, અને તેના ફાયદા સરળ કામગીરી અને વિશ્વસનીય ચોકસાઇ છે.

૨.૪ અબ્બેRઇફ્રેક્ટોમીટર

ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સની ફોકલ લંબાઈ ચકાસવા માટે એબે રિફ્રેક્ટોમીટર બીજી પદ્ધતિ છે. તેનો યોજનાકીય આકૃતિ નીચે મુજબ છે:

પરીક્ષણ હેઠળ લેન્સની ઑબ્જેક્ટ સપાટી બાજુ પર અલગ અલગ ઊંચાઈવાળા બે રૂલર મૂકો, એટલે કે સ્કેલપ્લેટ 1 અને સ્કેલપ્લેટ 2. અનુરૂપ સ્કેલપ્લેટની ઊંચાઈ y1 અને y2 છે. બે સ્કેલપ્લેટ વચ્ચેનું અંતર e છે, અને રૂલરની ટોચની રેખા અને ઓપ્ટિકલ અક્ષ વચ્ચેનો ખૂણો u છે. સ્કેલપ્લેટેડને પરીક્ષણ કરાયેલ લેન્સ દ્વારા f ની ફોકલ લંબાઈ સાથે છબી બનાવવામાં આવે છે. છબી સપાટીના છેડે એક માઇક્રોસ્કોપ સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. માઇક્રોસ્કોપની સ્થિતિને ખસેડીને, બે સ્કેલપ્લેટની ટોચની છબીઓ મળી આવે છે. આ સમયે, માઇક્રોસ્કોપ અને ઓપ્ટિકલ અક્ષ વચ્ચેનું અંતર y તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. ઑબ્જેક્ટ-ઇમેજ સંબંધ અનુસાર, આપણે ફોકલ લંબાઈ આ રીતે મેળવી શકીએ છીએ:

૨.૫ મોઇર ડિફ્લેક્ટોમેટ્રીપદ્ધતિ
મોઇરે ડિફ્લેક્ટોમેટ્રી પદ્ધતિ સમાંતર પ્રકાશ બીમમાં રોન્ચી રૂલિંગના બે સેટનો ઉપયોગ કરશે. રોન્ચી રૂલિંગ એ કાચના સબસ્ટ્રેટ પર જમા થયેલ ધાતુની ક્રોમિયમ ફિલ્મની ગ્રીડ જેવી પેટર્ન છે, જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સના પ્રદર્શનનું પરીક્ષણ કરવા માટે થાય છે. આ પદ્ધતિ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની ફોકલ લંબાઈ ચકાસવા માટે બે ગ્રેટિંગ્સ દ્વારા રચાયેલા મોઇરે ફ્રિન્જમાં ફેરફારનો ઉપયોગ કરે છે. સિદ્ધાંતનો યોજનાકીય આકૃતિ નીચે મુજબ છે:

ઉપરની આકૃતિમાં, અવલોકન કરાયેલ પદાર્થ, કોલિમેટરમાંથી પસાર થયા પછી, એક સમાંતર બીમ બની જાય છે. ઓપ્ટિકલ પાથમાં, પહેલા પરીક્ષણ કરેલ લેન્સ ઉમેર્યા વિના, સમાંતર બીમ θ ના વિસ્થાપન કોણ અને d ના ગ્રેટિંગ અંતર સાથે બે ગ્રેટિંગ્સમાંથી પસાર થાય છે, જે છબી સમતલ પર મોઇરે ફ્રિન્જ્સનો સમૂહ બનાવે છે. પછી, પરીક્ષણ કરેલ લેન્સ ઓપ્ટિકલ પાથમાં મૂકવામાં આવે છે. મૂળ કોલિમેટેડ પ્રકાશ, લેન્સ દ્વારા વક્રીભવન પછી, ચોક્કસ ફોકલ લંબાઈ ઉત્પન્ન કરશે. પ્રકાશ બીમની વક્રતા ત્રિજ્યા નીચેના સૂત્રમાંથી મેળવી શકાય છે:

સામાન્ય રીતે પરીક્ષણ હેઠળના લેન્સને પ્રથમ જાળીની ખૂબ નજીક મૂકવામાં આવે છે, તેથી ઉપરોક્ત સૂત્રમાં R મૂલ્ય લેન્સની ફોકલ લંબાઈને અનુરૂપ છે. આ પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે તે સકારાત્મક અને નકારાત્મક ફોકલ લંબાઈ સિસ્ટમોની ફોકલ લંબાઈનું પરીક્ષણ કરી શકે છે.

૨.૬ ઓપ્ટિકલFઆઇબરAયુટોકોલિમેશનMરીતરિવાજ
લેન્સની ફોકલ લંબાઈ ચકાસવા માટે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર ઓટોકોલિમેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવાનો સિદ્ધાંત નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. તે ફાઇબર ઓપ્ટિક્સનો ઉપયોગ કરીને એક અલગ બીમ ઉત્સર્જન કરે છે જે પરીક્ષણ કરાયેલા લેન્સમાંથી પસાર થાય છે અને પછી પ્લેન મિરર પર જાય છે. આકૃતિમાં ત્રણ ઓપ્ટિકલ પાથ અનુક્રમે ફોકસની અંદર, ફોકસની અંદર અને ફોકસની બહાર ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની સ્થિતિ દર્શાવે છે. ટેસ્ટ હેઠળ લેન્સની સ્થિતિને આગળ અને પાછળ ખસેડીને, તમે ફોકસ પર ફાઇબર હેડની સ્થિતિ શોધી શકો છો. આ સમયે, બીમ સ્વ-કોલિમેટેડ છે, અને પ્લેન મિરર દ્વારા પ્રતિબિંબિત થયા પછી, મોટાભાગની ઊર્જા ફાઇબર હેડની સ્થિતિમાં પાછી આવશે. પદ્ધતિ સિદ્ધાંતમાં સરળ અને અમલમાં મૂકવા માટે સરળ છે.

૩.નિષ્કર્ષ

ફોકલ લંબાઈ એ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનો એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે. આ લેખમાં, અમે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ ફોકલ લંબાઈ અને તેની પરીક્ષણ પદ્ધતિઓની વિભાવનાનું વિગતવાર વર્ણન કરીશું. સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ સાથે મળીને, અમે ફોકલ લંબાઈની વ્યાખ્યા સમજાવીએ છીએ, જેમાં છબી-બાજુ ફોકલ લંબાઈ, ઑબ્જેક્ટ-બાજુ ફોકલ લંબાઈ અને આગળ-થી-પાછળ ફોકલ લંબાઈનો સમાવેશ થાય છે. વ્યવહારમાં, ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની ફોકલ લંબાઈનું પરીક્ષણ કરવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓ છે. આ લેખ કોલિમેટર પદ્ધતિ, ગૌસીયન પદ્ધતિ, ફોકલ લંબાઈ માપન પદ્ધતિ, એબે ફોકલ લંબાઈ માપન પદ્ધતિ, મોઇરે ડિફ્લેક્શન પદ્ધતિ અને ઓપ્ટિકલ ફાઇબર ઓટોકોલિમેશન પદ્ધતિના પરીક્ષણ સિદ્ધાંતોનો પરિચય કરાવે છે. મારું માનવું છે કે આ લેખ વાંચીને, તમને ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાં ફોકલ લંબાઈ પરિમાણોની વધુ સારી સમજ મળશે.